竹炭による界面活性剤含有排水の吸着処理に関する研究

竹炭による界面活性剤含有排水の吸着処理に関する研究
伊原靖二、赤坂尚美、上杉和愛

Adsorption of Surfactants from Aqueous Solution

onto Bamboo Charcoals
Yasuji IHARA， Maomi AKASAKA， Kazue UESUGISummary
The adsorption isotherms of anionic and nonionic surfactants onto bamboo charcoals were measured
in aqueous solution at 35 ℃． The bamboo charcoals used were different types of refinement degreeprepared from different route temperature． The surfactants used were sodium dodecylbenzenesulfonate（NaDBS） and polyoxyethylene nonylphenylether （E910）．In general， the adsorption affinities for the both

surfactants increased with decreases in the refinement degree of bamboo charcoals． E910 adsorbed about
100 times greater than NaDBS． The results indicated that fine pores size of bamboo charcoals played an

important role of the adsorption． The relationship between adsorption affinities and chemical properties
were also discussed in order to determine preferred adsorption behaviors of surfactants onto bomboochacoals．

1．緒 言

海や内湾、湖沼などの汚染がしだいに進みつつあ

近年、工場や家庭から排出される水質汚濁物質による水質の悪化が問題とされている。その水質汚濁

前に界面活性剤を除去する必要がある。

る2）。下水処理場や工場において、河川に排出する物質の原因の1つに界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は水に溶解されると、親水基が電離しイオンになるイオン性界面活性剤と電離しない非イオン性界面活性剤に分類される。さらに、イオン性界面活性剤は電離した時のイオンの性質によってマイナス今回、界面活性剤を除去する方法として、竹野による吸着処理を目的に、研究を行った。竹を密閉した窯の中で加熱して炭化という現象で作り上げた竹野は、脱臭・吸湿・浄化・吸着などの優れた性能を発揮することが分かっており、最近、TVや書籍などで竹炭製品をよく目にする。水質の浄化に竹炭をに電離する陰イオン性界面活性剤、プラスに電離す利用した例はすでにあり、不純物の吸着のみならず、る陽イオン性界面活性剤、プラスにもマイナスにも電離する両性界面活性剤に分けられる1）。日本での理由から注目されている。

藻の発生を防ぐ、有用微生物のすみかとなるなどの界面活性剤の生産量は陰イオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤の割合がほとんどである。それら

山口県は県面積の約71％を森林面積が占め、このうち3％（11，255ha）が竹林であり、全国では、鹿の界面活性剤が含まれている製品を私たちは様々な児島に次いで、2位の広さを持つ3）。しかし、全国場面で利用している。例えば、シャンプーやリンス、的に竹材市場の低迷や、竹林産業地域の過疎化・高齢化などの背景のもと、竹林の多くが荒廃している現状がある。竹林が放置されると、竹が畑や植林に広がり、土壌の養分を奪い取り、植生の単一化が進み、土砂崩れの危険性も高まる4）。こうした中、山歯磨き粉、各種家庭用洗剤や化粧品等に界面活性剤は含まれている。その中でも、洗剤に注目してみると、日本で使用されている洗剤の量は、平地面積あたりにすると世界でもっとも多く、河川に流出する量が多いといわれている。さらに日本の大部分の河川は流れが急で短く、水量が少ないので、河川で分解される洗剤の量は少ない。そのために閉鎖系の内口県では竹の繁殖対策や未使用資源の活用方法として、アサリ漁業の回復のために竹格子を干潟に設置している。また、その他にも竹製品の開発や大型の一 35 一山口県立大学生活科学部研究報告 第32号（2006）

2．実 験
2‑1 吸着剤

竹炭窯を新設するなど積極的に取り組みを進めている3＞。

1）亭亭
山口県山口市小鯖産モウソウ竹からの三炭を用い

イネ科に属する竹は、タケノコとして二二になる
ほか、建築材や竹かごなどの日用品の材料にも使われており、竹野の生産量は、プラスチックの代替品や安い輸入品の登場によって年々減少し、県内でも過去10年で3分の1に減っている。一方、タケノコも全国の年間消費量32万トンの約9割は輸入ものでて実験を行った。製造時の沿道温度（300，350，400，450，500℃）が異なる竹炭をデジタルマルチテスタと木炭精練計を使い、竹炭の物性を測定した。その結果を表1に示した。（竹炭300，350，400，450，500は、まかなわれており、山口県のタケノコの生産量は全ドラム缶式竹炭窯で製造した。佐古山下設計）そし国17位で、竹林面積の割には収穫されていない5）。て、三炭をそれぞれ軽く純水で洗い、定温乾燥機にて110℃で24時間乾燥させた。また、各沿道温度の竹炭は土壌改良や畜産分野への利用等農業的用途の他に、地球にやさしい環境づくりとして酸性雨対策への利用、木質系廃棄物の炭化による地球温暖化防止への貢献、木質系廃棄物の再利用化、水質浄化等への応用が期待されている。しかしその効用が科学的に解明されておらず、またその利用に関する研究は散発的であり本格的な取り組みは皆無である。

竹炭をそれぞれ竹炭300，350，400，450，500とし、そして、フォースミルでなるべく粉末状になるまで粉砕し使用した。

上記の竹炭とは別に、産地の異なる山口県山口市
宮野産モウソウ竹からの竹炭550と竹炭610の物性を表2に示した。また、これらの竹炭は、粉末状でそのまま使用した。（ドラム缶式竹炭窯：佐古山氏設

筆者らは界面活性剤含有廃水の吸着処理に関する基礎的知見を得る目的で、活性炭を含む種々のイオン性及び非イオン性吸着剤に対する界面活性剤の吸計）。

着性に関して一連の研究を行なってきた6'15）。前報

2）石炭系粒状活性炭（DIAHOPE）

においては竹炭を用いた廃水中のフェノールやビス活性炭は三菱化成社製の石炭系粒状活性炭

フェノールAのような環境汚染物質の除去技術開発（DIAHOPE）で、比表面積1150㎡／g、ヨウ素吸着の研究を試み、その基礎的データを得た16）。本研究

量1070㎎／gの物性値のものを使用した。

は、上記研究の一環として、吸着剤に山口県産の竹材を利用した出炭を用い、界面活性剤を効果的に吸着処理するための指針を得ることを目的とし、陰イ

2‑2 アニオン及び非イオン性界面活性剤
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（1、Na‑DBS）は市販試薬特級品（半井化学薬品株式会社）をエタノールー水混合溶媒より繰り返し再結晶することによって精製後使用した。非イオン界面活性剤

オン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤を製造時の煙道温度の異なる7種類の竹炭によって吸着させた。その結果をもとに、吸着等温式を用いて吸着作用を解析し、置炭の製造時の煙道温度が2種類の界面活性剤の吸着にどのような変化をもたらすかを比は花王アトラス社製のポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（2、E910）で、そのまま精製せず較検討した。環；境破壊が大きな社会問題となっていに使用した。

る現在、竹下の持つ水質浄化・土壌改良作用等の特徴を生かし、水質浄化技術の開発の可能性を追求するものである。

表1竹炭の物理的性質（1）
煙道温度

表面電気抵抗値［eC］［Ωノcm］

炭化温度

精錬度

［．C］

竹群300

300

co7．68500以上600以下

竹炭350

350

2116000

5．86

600以上700以下

竹冠400

400

4220

4．14

700以上800以下

鉛毒450

450

35．8

1．50

800以上900以下

指炭500

500

900以上

0．707．7

表2竹炭の物理的性質（2）
煙道温度5Q︾
3488

揮発成分
儒Vり﹂

87OU噌1

一 36 一灰分
つ∂00

水分0σ388︻﹂070﹂﹇01■F︾β0堅炭61000

［℃］

竹炭550

JIS‑M・8821分析［％］

精錬度

固体炭素

竹炭による界面活性剤含有排水の吸着処理に関する研究

C12H2sKx ／7＞一SO3Na
1， （NaDBS）

撒300×1㎜

竹炭350 × 1000

竹炭400 X lOOO

製炭450 x 1000

CgHigKx ／2＞一一〇（CH2CH20）ioH
2， （E910）

2‑3

吸着剤による界面活性剤の吸着の時間的変化

蓋付試験管に吸着剤として竹炭は0，2g、活性炭は0．015gを入れ、さらに吸着質である界面活性剤水溶液を40ml加えて、35℃に保った恒温漕中で振卒し吸着させた。その間、経時的に225nm（Na‑DBS）、224nm（エマルゲン910）の波長にて吸光度

竹炭500 × 1000

1ati？4・1

義を紫外・可視分光光度計で測定した。なお、三炭使用の際には、ミリポアフィルター（0．45pm）でろ過後、その吸光度を測定した。そして、吸光度の値が変動しない時間を平衡吸着状態とし、平衡に達するまでの時間を各吸着剤および各界面活性剤別に求めた。

ttN 610×1000

活性炭x1㎜

図1 竹炭の電子顕微鏡写真

2‑4 平衡吸着実験
種々の再三による平衡吸着実験は掛付試験管に所定の濃度に調製した界面活性剤と竹炭をいれ、35℃にて上記で求められた平衡到達時まで、恒温槽中で平衡になるまで吸着させたのち、上記と同様にミリポアフィルター（0．45pm）でろ過後、試験管中の界種類のように細孔をはっきりと見ることができなかっ面活性剤の濃度を分光光度計で測定し吸着量を求め3、結果及び考察た。

3‑1 竹炭による界面活性剤の吸着
竹炭の表面は、滑らかで鈍い光沢があり、破断面には維管束が肉眼でも観察でき、日日および一般的た。また竹炭の比較として使用した活性炭は、割れ目状の細孔が見られ、竹炭とは全く異なる状態であった。

2‑5 走査型電子顕微鏡（SEM）

な炭材は、基本的に素材の性質、化学的特徴を引き継ぎ、炭の性質は、前処理や炭化条件に大きく左右本研究では、竹炭を300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、610℃の7種類の煙道温度で製造している。そこで、それら煙道温度の異なる竹炭の壁され、炭形成時には、多孔質の孔が数多く生成され、や細孔を走査型電子顕微鏡で観察した。

その孔の大きさにより吸着性が左右される17）。竹炭

竹炭7種類と活性炭をSEM試料台にのせ、スパッは多孔質と呼ばれるパイプの集合体であり、内部表タコーティングを施して試料を作成した。そして、面積は約250〜300㎡／gにもなる。約2〜3％のミマニュアルに従って竹炭と活性炭のSEM像を観察

ネラル（灰）分を含んでいて、アルカリ性を示す。焼した後、1000倍の倍率に統一してポラロイド写真をき上げる温度によってその性質が大きく変わる等の撮影した。

特徴があるので、本研究ではまず種類の異なる竹を図1に示すように、SEM像を観察した結果、竹用いて350〜610℃の燃焼温度の異なった剛堅を調製

炭の製造時の煙道温度が上昇するにつれて、細孔のした。

壁の厚さが薄くなり孔の大きさが大きくなっていた。

はじめに、上記で調製した350〜610℃の燃焼温度（精錬度）の異なった7種の竹炭を用い、界面活性

また、竹炭550と竹炭610は竹炭300から竹炭500の5

一 37 一山口県立大学生活科学部研究報告 第32号（2006）

蛤．﹄置匪

100酸ナトリウム（Na‑DBS）と非イオン性のポリオ

90

キシエチレンノニルフェノールエーテル（エマルゲン910）の2種類の35℃における吸着に及ぼす時間的ｩ冒 Eglo． 300℃
A 80tw 10

1

E910，500℃
e Na‑DBs， 500℃

鼈齊@出。髄。一国3。。℃｡

謹・・

■；：

及び竹工500によるNa‑DBSとE910の吸着変化の結果を示した。図からも明らかなように、E910の■変化を求めた。一例として図2に一定量の製炭300∋e 一鴨圏δ70欝60︶●1剤として、アニオン性のドデシルベンゼンスルホン

寒⑳i：

場合、時間経過に伴い吸光度が減少し、それぞれ竹炭の種類により吸着能の違いがあるものの、約48時間で平衡吸着状態に達し、吸光度の減少割合からか

0 10 20 30 40 50 60 70 80なりの吸着が認められた。それに反して、NaDBS時間（hr．）の吸着の場合は約24時間で平衡吸着状態に達したが、図2 竹炭による界面活性剤の吸着に及ぼす時間的変化

吸着量はE901と比べ少ない結果が得られた。 E910の分子量はNaDBSの2倍以上の大きさがあり、前35℃，三炭0．2g，報の環境阻害物質の結果では、竹炭は小さい分子をより多く吸着したが、今回の場合は逆の結果が得ら［NaDBS］＝＝9．45 x 10‑5 M， ［E910］ ＝9．33 x 10‑fi M， opm1．

れた。

● 竹炭350

12▲ 竹炭400ム◆ 竹魔450

D 竹炭500

10羽8﹂

3／老彪グロ㎡

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6■ 竹炭300'︒

4τ

レ 一0 竹澱550
1◆△ 竹炭610︵7ハ5E910F'｡

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C
45﹇310264［oO l

当‑拶．

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閥aDBS6z，，．「o89O

123456105 ［c］， mol／1

図3 竹炭による界面活性剤の平衡吸着等温線 35℃

上記液相吸着での測定データは、Freundlich型吸着等温式またはLangmuir型吸着等温式で表さ

次に、上記の平衡到達時間を基に、各竹炭に対する界面活性剤の水溶液中、35℃における等温吸着曲線を求めた。図3に下刻によるNaDBS及びE910れることが多い。どちらの式がよく適合するかは吸の吸着等温線を示した。この図において、横軸は平衡時の界面活性剤の濃度［C］（mol／1）、縦軸は黒着系によって異なる。活性炭は疎水性吸着剤であり、炭1g当たりの吸着量［r］（mol／g吸着剤）を示

Freundlich型吸着等温式がよく適合するといわれす。これらの吸着等温線より明らかなように、いずている。最近では、数多くの実験データを両式にあ一般的に疎水性有機化合物の吸着に適しており、れの場合もNaDBS及びE910濃度の増加とともにてはめ、Freundlich型吸着等温式の方がよく適合増加し、ある濃度になるとほぼ一定となり平衡に達するようである。吸着量は竹炭の精錬度が低くなるにつれて多く吸着されるようである。図3の竹炭にするといわれている17）。今回、竹炭及び活性炭の吸着を解析するため、まずはFreundlich型吸着等温よるNa‑DBSの等温吸着曲線は濃度の増加ととも

Freundlich型吸着等温式は吸着剤単位質量あた式を利用した。に増加し、ある濃度になるとほぼ一定となり平衡にりの吸着量rは界面活性剤の平衡時濃度Cの関数達することが認められたが、E910の等温吸i着曲線
は測定濃度範囲においては濃度の増加とともに増加として表すことができ、吸着平衡定数をk（1／g）、定数を1／nとし、次の（1）式のように示される18）。

r＝kCii
K ：平衡定数

し、その吸着量はNaDBSの吸着量の約2倍であった。

1／n：定数

一 38 一（1）竹炭による界面活性剤含有排水の吸着処理に関する研究

E910

heDBS
一t．6一2﹂h︒2ク／脅

一2．6

虜

1 為．

〆

一Z8一2?竹畿500

O竹鰻550

一2．2r｢ 竹炭610
一2．4〆

一2．6O

一3．2

乃隆ノ一解一3?竹炭450

一1．8'眈彰

一24恍￨炭350｣竹縦400

遍號〃■竹炭300
一2．2哲一2．8

一3．4

一7 一｛S．5 一6 一55 一S

一7 一6 一5 一 一3

一．5 一

Leg ［C］

Leg ［C］

図4 竹炭による界面活性剤の吸着の対数プロット
35℃

表3及び表4から明らかなように、Freundlichlog r＝1／n log［C］十logK （2）の式から得られた、吸着の強さを示す吸着平衡定数

なお、これらのデータをさらに定量的に取り扱うために、（2）式のようにlog［C］とlog rの関係

Kに着目すると、NaDBSでは竹炭300から竹炭500をプロットすると、図4に示すように、それぞれよにかけては製造時の煙道温度の上昇とともに吸着平い直線関係が得られ、Freundlich型吸着に相当する関係が成立し、したがってFreundlich式で整理衡定数は高い値を示した。だが、竹炭610では吸着平衡定数は急激に低下し、三炭350と同じくらいの値が得られた。エマルゲン910については竹炭300かすることができた。

K及び1／nの値は先の対数プロットの勾配及びら三炭500にかけてはNaDBSと同様に製造時の煙切片から求めることができるが、本研究では非線形最小自乗法を用いて算出した。その求めた平衡定数

道温度の上昇とともに吸着平衡定数が高くなった。

Kと定数1／nの結果を、比較のために活性炭の結果とともに表3及び表4に示した。

た。活性炭についてはNaDBS、エマルゲン910と竹炭610は竹炭7種類のなかでもっとも低い値であっもに高い値を示した。吸着質に着目すると、エマルゲン910がNaDBSよりも、竹炭の種類によって差表3 早筆と活性炭によるNaDBS水溶液の吸着結はみられるが、平均して約100倍、活性炭では約320果a）倍、吸着平衡定数が高かった。

吸着平衡定数（K）

吸着剤（1／9）

1／11値については製造時の煙道温度の差による顕係数（11n）著な傾向は見られなかった。1／n値は高ければ、低早舞300

O．0228

O．273

竹垣350

0．0285

0．276

竹炭400

0．0360

0．288

此丈450
竹炭500
竹炭550

0．03980．267

0．04140．200

0．ou33

0．298

竹炭610

0．02850．174

竹炭610において低い値を示し、エマルゲン910では三炭610が低い値を示した。NaDBS、エマルゲン910
ともに、竹炭610が最も低い値であった。活性炭は活性炭

8．790．293

K値では他の7種の竹炭に比べると、非常に高い値濃度で飽和吸着に達したことを表し、低ければ高濃度で飽和吸着に達したことを表す。一部を除いてはほぼ同じ値であったが、NaDBSでは、竹野500とを示したが、定数1／nは他の竹炭とあまり差が見らa）Freundlich吸着定数、35℃れなかった。

表4 竹炭と活性炭によるエマルゲン910水溶液の竹炭300

1．33O．506

竹炭350

2．010．532

ここでは、各吸着剤の界面活性剤の吸着を解析するにあたり、Freundlich型吸着等温式を利用した。
しかし、Freundlich型吸着等温式は比較的狭い濃：度領域では多くの吸着系でよく適合するが、非常に低濃度から高濃度までの吸着データをあてはめよう

竹炭400

2．su0．557とすると外れてくる傾向がある17）。また、Langmuir

竹炭450

3．6フ0611

型吸着等温式はFreundlich型吸着等温式では算出

竹炭500
竹炭550

4．880．586

2．260．521

竹炭610

0．2460．283

活性炭

29060．712

吸着結果e｝

吸着平衡定数（K）（Vg）

吸着剤係数（11n）されない飽和吸着量を求めることができる。そこで、

Langmuir型吸着等温式での解析も試みた。
Langmuir型吸着等温式19｝では（3）式に示すよa）Freundlich吸着定数、35℃

一 39 一山口県立大学生活科学部研究報告 第32号（2006）

竹炭300

1竹炭350

／

1．5

竹炭550

竹N610

1． 1 F， 1 ．

）

］

'O．5］

唱 ， ．

／r諮

曜6樋齢

〆グ

竹炭500

種

3ぞ7 ／

2竹炭450

◆

も一望虻

偽7

冷

2．5

竹崖400ノ︾'「，●彰陰ノイ

3■●▲◆ロO△﹂／至蚤09876543210

E910

陶DBS

． 「 1． 層■

脚 1，I l． ■ ，0． 1 「， 1 層 「．

層O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

炉 隅106 ［1／C］， 1／mol

図5 竹炭による界面活性剤の吸着の逆数プロット 35℃． 脚 1 '7P加

図5 竹炭による界面活性剤の吸着の逆数プロット

うに1／rと1／Cの関係、す．なわち逆数プロットを350c求めると直線関係が得られる。本実験においても図5に示すように、ほぼ直線関係が得られ、みかけ上表5 竹炭と活性炭によるNaDBS水溶液の吸着結しangmuir型吸着に相当する関係が成立した。、し果a）

たがってLangmuirの式（3）で整理できること

飽和吸着量（a）

吸着平衡定数（α）

がわかった。しかしこれらの吸着剤系においては吸着剤Langmuirの単分子層吸着理論が成立していること

竹炭300

O．183にはならず、吸着等温線の型が単にLangmuir型であるに過ぎない。（3）式はさらに（4）式のように変形でき、ここでαはCニ0におけるr／C、であり吸着量とバルク水溶液中の界面活性剤濃度

一画3500．22410．5

竹炭4000．24311．7

翁忌4500．321

15．5

竹炭5000．58258．5

竹炭5500．26711．6

竹炭610

0．505

106

活性炭

24．5198の比すなわち無限希釈における吸着性を示しており、吸着能の尺度として用いることが出来る。また、濃度変化に伴う最大（飽和）吸着量を求めることが出（×10m2 moVg）（×101／g）
12．0a）Langmuir吸着定数、35℃来る。

表6 竹炭と活性炭によるエマルゲン910水溶液の1／r‑1／a［C］＋1／a （3）吸着結果a）

α：吸着定数a：飽和吸着量

吸着剤［C］／r＝1／a十［C］／a （4）置炭300

飽和吸着量（a）（×10‑2 mol／9）

吸着平衡定数（α）（×1011g）

1．343．57

竹炭350

1．71

2．96

竹炭400

1．463．35

またaは飽和吸着量を示しているので、以下α及

竹炭450

1．ee

1．63

びaを用いて吸着機能を比較検討することにした。

竹炭500

2．223．27a及びa値は先の逆数プロットの勾配及び切片から求めることができるが、本実験においては非線形最小自乗法を適用し算出した。その求めた結果を表5

竹炭550

2．182．88

竹炭610

1．2744．9

活性炭59．637．0

このαを吸着の尺度として用いることができる。

a）Langmロir吸着定数、35℃及び表6にまとめた。

表5及び表6より明らかなように、飽和吸着量を示すaについてはNaDBSでは竹炭300から竹炭500

いては竹炭7種類の中で最も低い値であった。活性にかけては製造時の煙道温度の上昇とともに高くな炭についてはNaDBS、エマルゲン910の両方で高る傾向が見られた。菊炭500が竹下7種類の中で最い値が示された。吸着質に注目すると、エマルゲンも値が高く、竹炭500は竹炭500の約1／2の：量であっ910がNaDBSよりも、竹炭では種類によって差はた。竹炭610は竹炭500に続いて2番目に高い値であっみられるが、平均して約10倍、活性炭では約2倍、た。エマルゲン910は竹炭300から竹炭500までは竹炭400を除いて、製造時の煙道温度の上昇とともに飽和吸着量は増加する傾向が見られ、竹炭610につ吸着量が多かった。また、竹下550と竹炭610に着目すると、NaDBSでは竹炭610が高い値を示しているのに対して、エマルゲン910では反対に竹炭550が一 40 一

竹炭による界面活性剤含有排水の吸着処理に関する研究高い値を示した。

電気抵抗値と精練度の値は小さくなったことから煙α値については製造時の煙道温度の差による、顕道温度を上げることで、竹炭の炭化が進み、不純物が少ないことが分かり、吸着作用に炭化度合いも影著な傾向は見られなかったが、NaDBSでは竹野500、610、活性炭の値が高かった。エマルゲン910
では竹炭610、活性炭が特に高く、竹炭610が活性炭の値以上であった。

以上の2つの式で吸着作用を比較した結果、竹野300から竹炭500まではFreundlich型吸着等温式の吸着平衡定数K．とLangmuir型吸着等温式の飽和吸着量aは置炭製造時の煙道温度の上昇とともにその値が高くなる傾向が見られた。

活性炭は両方の式において、K値、 a値は大変高かったが、1／n値は竹炭7種類と同じくらいの値であった。しかし、α値はそれぞれ竹炭の中で最も高い値を示した同門610と比較して、NaDBSは約2響したと考えられる。しかし、三炭550と竹炭610は、本研究ではその傾向を示さなかった。竹の生産地が異なる事が原因として挙げられる。竹の大きさや組成に、生産地が異なることにより生じた土壌や気候等の自然環境の違いが影響していると考えられる。
その違いのある竹を炭化させて製造した竹工であったことが、吸着作用にも現れたと思われる。また、全種類の竹炭を粉末状で使用したが、二二300から、竹炭500の5種類では粗い粉末状の竹炭が見られたのに対して、三炭550、竹炭610の2種類では細かい粉末状の丁半が見られた。その粉末状態の違いの原因として、三炭は煙道温度の上昇により、壁が薄く倍、エマルゲン910では若干低い値を示した。

なることで、二二特有の細孔や壁がもろくなりやすい傾向があるのではないかと考えられる。その傾向

3‑2 吸着能と界面活性剤の構造との関係は顕微鏡写真でも確認できた。

Na‑DBS及びE910の竹笠に対する水溶液からの本研究で使用した界面活性剤、NaDBSは分子量

吸着性は、両者それぞれの物性の相互作用により種々が348であり、エマルゲン910は分子量704である。

変化する。吸着性におよぼす吸着物質の物性の主なそのため、分子量が小さいNaDBSの方がエマルゲ

ものは、親水性・疎水性のバランス、分子サイズ、ン910よりも七一の細孔に吸着されると思われたが、及び親水基の電気的性質である。

実際はエマルゲン910の方がFreundlich型吸着等温式より求めた吸着平衡定数も、Langmuir型吸着

罪報16）で示したように、竹炭によるフェノールとビスフェノールAの吸着結果では分子量の小さいフェノールの方が分子量の大きいビスフェノールAより吸着された。竹炭の内部表面積は約250〜300㎡／g程度であり、これらの事実からも分子の構造が大きくなると表面の吸着サイトを妨害することが推定でき、ビスフェノールAのように分子サイズが大きいものは内部の細孔に入りにくいことを示している。

その結果、全体の吸着能が減少したものと考えられる。活性炭の場合はその表面積が約1100㎡／g程度

等温式で求めた飽和吸着量でも高い値を示した。その原因としては、エマルゲン910は分子量が大きいため、その分子間に働く力が強い点が挙げられる。
特定のエマルゲン910分子が吸着された後、その分子間力により、他の分子も重なるように吸着されたのではないかと考えられる。また、それぞれの界面活性剤水溶液中での溶質と溶媒の親和力が影響したと考えられる。親水基にスルフォン酸を持つNa‑DBSはフェニル・エーテル結合を持つエマルゲン9であり、その結果分子が大きく、疎水性のBPAの10に比べて、水との親和力が強く、吸着に影響したと思われる。さらに、二型の主成分である、炭素はマイナスイオンを多く持つことから、界面活性剤の水溶液中でのイオン性も影響したと考えられる。

方が吸着されやすい結果となった。

本実験の竹野による界面活性剤の平衡吸着実験の結果では、Freundlich型吸着等温式、 Langmuir型吸着等温式の両式において、竹炭300から竹炭500

なお、Freundlich型吸着等温式で求めた吸着の強さを示す吸着平衡定数とLangmuir型吸着等温までは製造時の煙道温度の上昇に伴い、吸着作用を示す王学が高くなる傾向が見られた。一般的に、竹野の製造時の煙道温度が上がるにつれて、細孔の壁の厚さが薄くなり細孔の大きさが大きくなるといわれているため、それらの値が大きくなったと考えら式で求めた飽和吸着量は、全ての竹炭においては、同じ傾向を示さなかった。よって、吸着の強さと飽和吸着量の各視点に注目し、それぞれの視点から三炭の吸着作用について理解する必要がある。

れる19）。本研究で使用した竹下もその傾向が見られた。また、本研究で使用した三炭の物性を測定した

3‑3 結 論結果、竹野の製造時の煙道温度を変えることで表面電気抵抗や精練度が大きく異なることが分かった。
表面電気抵抗と精練度の数値は、よく炭化され不純めの指針を得る目的で、山口県で生産・製造された、本研究では界面活性剤を効果的に吸着処理するた
製造時の煙道温」度が異なる7種類の竹芝と活性炭を吸着剤に、また、吸着質として、陰イオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤を使用し、平衡吸着実物の少ない炭化物ほど小さいといわれている20）。本

研究で使用した三炭は煙道温度の上昇に伴い、表面一 41 一

山口県立大学生活科学部研究報告 第32号（2006）13）伊原靖二，山口女子大学研究報告 家政学部験を行った。

18， 57 （1992）．

竹炭は活性炭ほどの吸着作用は見られなかったが、15）伊原靖二，山口女子大学研究報告 家政学部

界面活性剤に対して選択的な吸着作用が見られた。
また、置炭製造時の煙道温度の差による、吸着作用にも違いが見られた。界面活性剤の多様化が進む中、

22， 9 （1996）．

15）伊原靖二，山口県立大学生活科学部研究報告

それらの界面活性剤の除去に適応できる吸着剤が必

25， 23 （1999）．

要とされる。本研究で得られたような三炭特有の吸16）伊原靖二，青山和也，今村主税，山口県立大学

着作用を、更に改良・研究を重ねることで、界面活性剤の除去率を高めた吸着処理が可能になると期待

17）近藤精一・石川達雄・安部郁夫，1吸着の科学TI，

大学院論集 7，81‑88（2006）．

九善株式会社（平成13年）できる。

はじめに述べたように、竹林は現在、様々な問題を抱えている。だが、今回用いた竹岡のように少し

18）伊原靖二，文部省科学研究補助金研究成果報告書，平成6年度

加工を施すことで水質浄化に役立つ資源になり得る。

19） 1． Langmuir， 」． Arn． Chem． Soc．， 40， 1361

（1918）．

竹炭を始め、まずは身の回りの資源への理解を深めることが、自然環境を保全する大切な一歩に繋がる

20）鹿児島県林業試験；場刊行物刊行規定（2000年5月） http＝／／www．kpfes．ecnet．jp／kankoubutuと考える。

／kenhou8‑2．pdf

本研究の遂行にあたり、竹炭を製造・供与して頂いた山口県在住の佐古二進氏と、山口県立大学附属地域共生センターの石川正一先生に深く感謝申し上げます。本研究は平成18年度文部科学省科学研究費（課題番号18500580）により行なわれた。

参考文献
1）「日本界面活性剤工業会，http：／／www．jp‑surfa
ctant．jp／index．htm12）保田 二二，「新版 やさしい環境科学」㈱化学同人，（2003年3月）
3）山口県企画振興部統計課，http＝／／www．pref．
yamaguchi． jp／gyosei／tokei／omosiro／z19．

htm4）竹炭工房・竹仁，http：／／www2．wbs．ne．jpズchikujin／index．htm1

5）山口県，

第19回続・おもしろ統計ウォッチン

グ6） Y． lhara， 」． Appl． Polym． Sci．， 32， 5665

（1986）．
7） Y． lhara， 」． Appl． Polyrn． Sci．， 33， 3087

（1987）．
8） Y． lhara， 」． Appl． Polym． Sci．， 36， 891（1988）．
'9） Y． lhara， 」． Appl． Polym． Sci．， 44， 1837

（1992）．

10）伊原靖二，文部省科学研究費補助金研究成果報
告書（1985）．

11）伊原靖二，斎藤真澄，山口女子大学特別研究費補助金研究成果報告書（1987）．

12）伊原靖二，山口女子大学研究報告 家政学部
17， 1 （1991）．

一 42 一